Иудин Д.И., Давыденко С.С., Готлиб В.М., Долгоносов М.С., Зелёный Л.М. «Физика молнии: новые подходы к моделированию и перспективы спутниковых наблюдений» Успехи физических наук, 188, № 9, с. 850-864 (2018)

Обсуждаются фундаментальные проблемы физики молнии и последние достижения инструментальной (прежде всего спутниковой) регистрации разрядных явлений в атмосфере. Формирование в грозовом облаке плазменных образований с параметрами, необходимыми для зарождения и развития молниевого разряда, рассматривается как индуцированный электростатическим шумом неравновесный фазовый переход. Источником шума является коллективная динамика заряженных гидрометеоров – взвешенных в конвективном потоке льдинок и капель воды. Взаимовлияние плазменных образований и их поляризация в крупномасштабном электрическом поле грозового облака обеспечивает эффективную генерацию стримеров, описание которых в рамках теории случайных графов и перколяционной теории составляет основу феноменологического представления разряда как фрактальной диссипативной структуры. В рамках указанного подхода удаётся решить ряд важнейших проблем грозового электричества, в том числе объяснить механизм инициации молнии в существенно подпороговых электрических полях, свойства и морфологию молниевых разрядов различных типов, а также построить самосогласованное описание их широкополосного электромагнитного излучения. Обсуждаются дальнейшие перспективы развития модели и важная роль предстоящих спутниковых экспериментов по регистрации интенсивного электромагнитного излучения грозовых облаков.

Невмержицкий Н.В., Раевский В.А., Сотсков Е.А., Сеньковский Е.Д., Давыдов Н.Б., Бодров Е.В., Фролов С.В., Анисифоров К.В., Георгиевская А.Б., Левкина Е.В., Кривонос О.Л., Кучкарева А.С., Гавриш А.Р., Ткаченко Б.И. «Некоторые особенности выброса частиц с поверхности ударно-нагруженного свинцового образца» Физика горения и взрыва, 54, № 4, с. 82-89 (2018)

Представлены результаты экспериментального исследования процесса выброса частиц в низкий (0.05 атм) вакуум с узкой (0.2–0.8 мм) шероховатой (Rz=20–50 мкм) поверхности образца свинца под действием ударной волны интенсивностью около 17 и 34 ГПа. Регистрация течения проводилась видеокамерой в микроскопическом режиме при короткой лазерной подсветке. Благодаря малой оптической толщине пылевого потока получены спектры частиц примерно на 80% его высоты, отсчитываемой от фронта потока. Установлено, что при твердом состоянии свинца (17 ГПа) с шероховатой поверхности выбрасываются струи, состоящие из множества частиц; при жидком состоянии свинца (34 ГПа) с поверхности металла выбрасывается множество тонких (от 7 мкм) микрокумулятивных струй, которые со временем распадаются на частицы.

Данилин А.В., Соловьев А.В. «Использование алгоритма «КАБАРЕ» для моделирования турбулентного перемешивания на примере неустойчивости Рихтмайера–Мешкова» Математическое моделирование, 30, № 8, с. 3-16 (2018)

При помощи ранее построенного авторами алгоритма КАБАРЕ для расчета движения многокомпонентных газовых смесей проведено численное моделирование физической неустойчивости, развивающейся при прохождении ударной волны через первоначально покоящуюся границу раздела газовых сред с разными физическими свойствами с последующей турбулизацией течения в плоской геометрии. Проводится моделирование двух задач: о прохождении ударной волны через прямоугольную подобласть, заполненную тяжелым газом, и о развитии неустойчивости Рихтмайера–Мешкова при прохождении ударной волны через синусоидальную границу раздела между средами. Проведено сравнение эволюции ширины зоны смешения с экспериментальными, теоретическими и численными результатами других авторов.

Асфандияров Д.Г., Глотов В.Ю., Головизнин В.М., Данилин А.В., Зайцев М.А., Канаев Л.А., Кондаков В.Г., Соловьев А.В. «Новые вехи в развитии схемы КАБАРЕ» Вычислительный эксперимент в аэроакустике: Шестая всероссийская конференция, г. Светлогорск Калининградской обл., 19–24 сентября 2016 г.: Сборник тезисов, с. 34-36 (2016)

В методе конечных объемов, ставшим стандартом при численном решении систем законов сохранения, наиболее вариативным элементом является определение потоков на гранях расчетных ячеек. Словосочетание «схема КАБАРЕ» определяет технику задания таких потоков через процедуру экстраполяции, в отличие от всех других алгоритмов, где используется интерполяция. Для гиперболических систем уравнений это приводит к разностным схемам, обладающим свойством временной обратимости на течениях, в которых характеристики одного семейства не пересекаются. Схема КАБАРЕ известна достаточно давно. Она прошла все этапы развития – от простейшего одномерного линейного уравнения переноса до квазилинейных систем законов сохранения гиперболическою типа в случае многих пространственных переменных, и подробно описана в монографии. Дальнейшее развитие схемы КАБАРЕ происходит в процессе опытной эксплуатации и наращивания функционала комплекса программ CABARET-Slages. реализующего эту методику на трехмерных неструктурированных гексагональных сетках, адаптированных к границам области.

Ремшев Е.Ю., Данилин Г.А., Титов А.В., Ермоленков П.А. «Контроль технологических и эксплуатационных свойств изделий из титановых сплавов методом акустической эмиссии» Труды Московского авиационного института, № 99, http://trudymai.ru/published.php?ID=91824 (2018)

Основными эксплуатационными свойствами пружин являются прочность, релаксационная стойкость и высокие упругие характеристики. Существующая методика оценки релаксационной стойкости тарельчатых пружин, заключается в построении релаксационной кривой по результатам измерений силы до и после циклических нагрузок. Недостатками существующей методики является: оценка релаксационной стойкости выборочной партии пружин; отсутствие возможности прогнозирования релаксационных свойств каждой пружины на длительный срок эксплуатации; значительная трудоемкость и энергозатраты, связанные с осуществлением контроля. Для оценки важнейших показателей по надежности и долговечности, неизменности основных характеристик, а также релаксационной стойкости на длительный период эксплуатации до 25–30 лет интерес представляют неразрушающие методы контроля, в том числе метод акустической эмиссии.

Ветров А.А., Данилов Д.А., Комиссаров С.С., Коцюбинский Т.Д., Сергушичев А.Н. «Двухволновый метод восстановления сигнала в волоконно-оптическом датчике на основе интерферометра Фабри–Перо» Оптический журнал, 85, № 2, с. 55-59 (2018)

Предложен метод восстановления сигнала в волоконно-оптическом датчике на основе интерферометра Фабри–Перо, использующий два канала с различными значениями длины волны, подобранной таким образом, чтобы сдвиг фаз сигналов в этих каналах составлял π/2. Приведены примеры применимости метода для восстановления сигналов в акустических и вибрационных датчиках. Показано значительное увеличение динамического диапазона регистрируемых перемещений в таких датчиках за счёт использования предложенного метода по сравнению с одноволновым вариантом. Ключевые слова: волоконная оптика, волоконный интерферометр Фабри–Перо, виброакустический датчик, динамический диапазон.

Даньков Б.Н., Дубень А.П., Жданова Н.С., Козубская Т.К. «Численное моделирование турбулентного течения возле каверны для фундаментальных и прикладных исследований» Вычислительный эксперимент в аэроакустике: Шестая всероссийская конференция, г. Светлогорск Калининградской обл., 19–24 сентября 2016 г.: Сборник тезисов, с. 124-127 (2016)

Прямым следствием постепенного развития вычислительной техники. математических моделей и численных методов является появление возможности использовать вычислительный эксперимент для решения как фундаментальных, так и прикладных задач, стоящих перед авиационной промышленностью. При этом наиболее широким потенциалом при моделировании турбулентных течений и создаваемых ими акустических полей обладают вихреразрешающие подходы (DNS, LES и гибридные RANS-LES подходы). Помимо того, что они гарантируют достаточно высокую точность моделирования, их использование позволяет получать нестационарные характеристики (например, турбулентные или акустические пульсации), важные для понимания физики течения и анализа создаваемых им возмущений. Для этого широкие возможности предоставляют методы спектрального и корреляционного анализа. В отличие от натурных экспериментов, численное моделирование, в принципе, нс имеет ограничений по пространственному и временному разрешению выдачи нестационарных характеристик, что, безусловно, является его неоспоримым преимуществом. Использование неструктурированных сеток, способных описывать сложные геометрические конфигурации, и современных вычислительных технологий (например, метода погруженных граничных условий) предоставляет возможность решать также и прикладные задачи, стоящие перед авиационной промышленностью. Принципиальным требованием, обеспечивающим как корректное решение прикладных задач, так и достоверный результат фундаментальных исследований, является тщательная валидация вычислительного алгоритма и реализующего его программного комплекса. Такая валидация проводился на наиболее близких к решаемым задачам тестовых случаях, для которых имеются надёжные экспериментальные данные. Это требование становится особенно критичным, если речь идет о сложных турбулентных течениях, моделируемых с использованием вихреразрешающих подходов. В работе рассматривается класс задач, связанных с трансзвуковым турбулентным течением возле каверны. В качестве инструмента для проведения численных экспериментов используется программный комплекс NOISEtte для решения задач аэродинамики на неструктурированных сетках.

Абдрашитов Р.Г., Коротаев В.С., Попов О.Ю., Стрельцов О.К., Чучкалов И.Б., Архиреева Е.Ю., Даньков Б.Н., Косенко А.П. «Численно-экспериментальные исследования путей снижения аэроакустических нагрузок в протяжённой прямоугольной каверне при дозвуковых и трансзвуковых скоростях набегающего потока» Вычислительный эксперимент в аэроакустике: Шестая всероссийская конференция, г. Светлогорск Калининградской обл., 19–24 сентября 2016 г.: Сборник тезисов, с. 25-29 (2016)

На самолетах различных типов имеются конструктивные особенности в виде открытых полостей – каверн (ниши шасси, ниши размещения различных грузов). Течение в открытых полостях является нестационарным и влияет на усталостную прочность конструкции и величину генерируемого шума. Для уменьшения аэроакустических нагрузок в полостях используются различные устройства: дефлекторы, спойлеры, сопла микроструй. устанавливаемые вдоль внешней кромки передней стенки, скос задней стенки, и другие . Эффективность таких устройств была показана для полостей с открытым типом течения, когда оторвавшийся с передней кромки полости слой смешения примыкал к ее задней стенке (при дозвуковых и трансзвуковых скоростях набегающего потока относительная, в долях глубины, протяженность таких полостей соответствует L/H<6/

Даньков Б.Н., Кудряшов И.Ю., Луцкий А.Е. «Численные исследования трансзвуковых перестроек течения и пульсаций давления при обтекании тел с изломами поверхности» Вычислительный эксперимент в аэроакустике: Шестая всероссийская конференция, г. Светлогорск Калининградской обл., 19–24 сентября 2016 г.: Сборник тезисов, с. 128-131 (2016)

При запуске современных космических аппаратов широко используются ракеты-носители с надкалиберными головными частями, диаметр которых превосходит диаметр основной части корпуса. В процессе разгона ракеты режим обтекания меняется от существенно дозвукового до сверхзвукового. Свойства течений около таких объектов, особенно на трансзвуковых режимах, являются весьма сложными и исследованы к настоящему времени далеко не в полном объеме. В работах представлены результаты экспериментальных исследований, выполненных в ФГУП ЦНИИМАШ. Было показано, что при изменении числа Маха набегающего потока в диапазоне М=0.8–1.3 происходит существенная перестройка структуры течения. Процесс перестройки течения при увеличении числа Маха набегающего потока вызван возникновением и развитием на поверхности конусо цилиндрического тела области сверхзвукового течения. Особое значение имеет ее критическая стадия. Эта стадия характеризуется спонтанным качественным изменением структуры течения от одного устойчивого состояния к другому, наличием аэродинамического гистерезиса и нестационарностью. Характер перестройки обуславливается, прежде всего, наличием зоны отрыва пограничного слоя, резкое изменение размеров, формы и положения ко торой, а также интенсивности связанных с этой зоной скачков уплотнения может привести к существенному изменению локальных стационарных, но, главным образом, к значительному росту нестационарных аэродинамических нагрузок. Численное исследование таких течений является весьма актуальной задачей как с теоретической, так и практической точек зрения. С другой стороны, отмеченные свойства течения (взаимодействие ударной волны q пограничным слоем, свободный отрыв с гладкой поверхности и отрыв за точкой излома) определяют сложность задачи численного моделирования и высокие требования к используемым алгоритмам. В работе представлены результаты численных исследований турбулентного обтекания цилиндрического надкалиберного тела с изломом на носовой части и обратным уступом, проведенных с использованием нестационарных уравнений Рейнольдса в двумерной постановке, замыкаемых моделью турбулентности Menter SST.

Любимов В.Н., Даринский А.Н. «Акустические моды на границе скручивания в пьезоэлектрических кристаллах» Кристаллография, 63, № 4, с. 600-605 (2018)

Исследованы трансформации акустических волн – поперечных (SH и SV) и продольных (L) – у границы скручивания в пьезоэлектриках классов 62m и 42m. Такая граница возникает при жестком контакте двух одинаковых кристаллических полупространств, развернутых друг относительно друга вокруг оси Z|6|4 на угол 2_f. Распространение происходит вдоль биссектрисы этого угла (ось х) на плоскости скручивания (х, y). Выявлены ситуации, при которых поперечные волны локализуются у границы скручивания исключительно благодаря сочетанию пьезоэффекта и разворота полупространств, а также благодаря совместному влиянию упругой анизотропии и разворота. Описаны случаи, когда разворот полупространств не влияет на объемную волну, и случаи, когда возникают оттекающие волны

Зиновьев В.Н., Дебита В.А., Пак А.Ю. «Фоновые акустические возмущения в аэродинамических трубах» Вычислительный эксперимент в аэроакустике: Седьмая всероссийская конференция, г. Светлогорск Калининградской обл., 17–22 сентября 2018 г.: Сборник тезисов, с. 196 (2018)

Рассматриваются основные соотношения, связывающие выходной сигнал термоанемометра с характеристиками акустического ноля, включая ориентацию акустических волн в потоке – углом между нормалью к фронту акустической волны и вектором средней скорости потока. Направление распространения (угол /) определяет положение точки пересечения диаграммы пульсаций, го есть зависимости нормированною выходного сигнала термоанемометра от параметра нагрева датчика, с осью абсцисс. Показано, что термоанемометрический метод позволяет не только получить информацию об интенсивности акустических возмущений, распространяющихся в потоке, но и идентифицировать источники пульсаций и их локализацию. Приводятся результаты измерений фоновых пульсаций в аэродинамических трубах различных научно-исследовательских центров – ЦАГИ, ИТПМ СО РАН, ETW (Кёльн, Германия), ASTRC NCKU (Тайнань, Тайвань). Показано, что в прямоточных аэродинамических трубах наибольший вклад в пульсации потока в рабочих частях дают акустические возмущения. создаваемые пограничным слоем на стенках, перфорацией, щелями в рабочих частях, в то время как в аэродинамических трубах с замкнутым контуром преобладающими могут быть температурные неоднородности при отсутствии или неэффективности теплообменных устройств, а также в криогенных аэродинамических трубах. При этом доля акустических возмущений в общих пульсациях уменьшается.

Дегтярев В.В., Синер А.А., Степина Е.В., Стряпунина А.А. «Численный расчет распространения звука в каналах авиационного двигателя» Вычислительный эксперимент в аэроакустике: Седьмая всероссийская конференция, г. Светлогорск Калининградской обл., 17–22 сентября 2018 г.: Сборник тезисов, с. 85 (2018)

Для создания методологии выбора звукопоглощающих конструкций (ЗПК) применяемых для гашения шума в каналах двигателя требуется развивать методы численного расчета распространения звука в каналах 1ТД с использованием импедансных граничных условий. В данной работе представлены результаты расчетов распространения звука в каналах авиационного двигателя с жесткой и импедансной стенкой. Для расчета среднего стационарного поля течения используется коммерческий пакет ANSYS FLUENT, для расчета генерации шума вентиляторной ступени – ANSYS CFX, для выполнения акустических расчетов – MSC ACTRAN. В силу невозможности выполнения акустических расчетов в MSC ACTRAN на имеющихся ресурсах, на сетках порядка 20 млн. элементов, был проведен ряд расчетов для определения наиболее оптимальной постановки задачи. Расчеты проводились в осесимметричной и в полной 3D постановках, отдельно для распространения звука в переднее поле из воздухозаборника и в заднее поле из канала наружного контура двигателя, а также их совместное излучение звука. Для задания характеристик источника звука использовались модальные граничные условия, полученные по результатам нестационарных газодинамических расчетов вентиляторной ступени. Кроме того, в работе оценивается влияние пилона на распространение звука. Для удобства анализа результаты приведены в виде диаграмм направленности звука в дальнем акустическом поле.

Дегтярев В.В., Синер А.А. «Анализ влияния постановки задачи на результаты расчета шума, генерируемого вентиляторной ступенью» Вычислительный эксперимент в аэроакустике: Шестая всероссийская конференция, г. Светлогорск Калининградской обл., 19–24 сентября 2016 г.: Сборник тезисов, с. 132-135 (2016)

Современная конкуренция на рынке авиационного двигателестроения заставляет двигателестроительные фирмы развивать все более совершенные методы расчета и экспериментального анализа акустических характеристик авиационного двигателя. В работе представлены результаты расчетов по оценке влияния постановки задачи (модель турбулентности и величина расчетной области) на уровень звукового давления в дальнем акустическом поле и модальный состав шума, генерируемого вентиляторной ступенью вперед. Всего было проведено четыре расчета: три в секторной постановке 60 градусов с различными моделями турбулентности (κ-ε, DES. SAS SST) и один в полной постановке 360 градусов с SAS SST моделью. Объектом исследования являлась вентиляторная ступень двигателя, включающая вентилятор, спрямляющий аппарат (СА) наружного контура и направляющий аппарат (НА) внутреннего контура, режим полета – посадочный.

Белов В.Г., Дегтярев В.В., Синер А.А. «Численный расчет генерации звука вентиляторной ступенью авиационного двигателя» Вычислительный эксперимент в аэроакустике: Седьмая всероссийская конференция, г. Светлогорск Калининградской обл., 17–22 сентября 2018 г.: Сборник тезисов, с. 44 (2018)

Современная конкуренция на рынке авиационного двигателестроения заставляет двигателестроительные фирмы развивать все более совершенные методы расчета и экспериментального анализа акустических характеристик авиационного двигателя. В работе представлены результаты расчетов по оценке влияния радиального зазора на уровень звукового давления в дальнем акустическом поле и модальный состав шума, генерируемого вентиляторной ступенью вперед на высоких и низких режимах. Для выполнения расчетов используются коммерческие пакеты ANSYS CFX и ANSYS FLUENT широко применяемые в авиационной отрасли. Объектом исследования является вентиляторная ступень двигателя, включающая вентилятор, спрямляющий аппарат наружного контура и направляющий аппарат внутреннего контура, режимы – посадочный и взлетный. Рассматриваются методические вопросы расчетов на высоких режимах (взлетный) в ANSYS FLUENT с использованием сеточной адаптации: различные критерии адаптации и их пороговые значения, численные схемы. Так как размер расчетной сетки для задачи в полной постановке составляет 100 млн. элементов, для ускорения на данном этапе работ расчеты проводятся в секторной постановке 20°. В пакете ANSYS CFX выполняются расчеты генерации звука вентиляторной ступенью авиационного двигателя в полной постановке 360° с различными радиальными зазорами (без зазора, 0.2 мм, 0.6 мм) на посадочном режиме. Также разрабатывается методика расчета генерации шума на высоких режимах (набор высоты, взлет). Анализируется влияние величины радиального зазора на модальный состав генерируемого звука, а также на диаграмму направленности акустического излучения. На основе проведенного анализа в работе формулируются рекомендации по дальнейшему развитию методов расчета шума генерируемого вентиляторной ступенью.

Синер А.А., Коромыслов Е.В., Деменев А.Г., Русаков С.В., Кнутова Н.С. «Расчет генерации звука вентиляторной ступенью авиационного двигателя методами высокого порядка точности с использованием GPU» Вычислительный эксперимент в аэроакустике: Седьмая всероссийская конференция, г. Светлогорск Калининградской обл., 17–22 сентября 2018 г.: Сборник тезисов, с. 146-147 (2018)

Главным источником шума гражданского авиационного двигателя является вентиляторная ступень. На всех режимах работы двигателя она вносит основной вклад. Поскольку наблюдается тенденция к увеличению степени двухконтурности двигателя, доля шума вентилятора будет только расти. Основными механизмами генерации шума вентиляторной ступенью являются собственно вращение лопаточного колеса и взаимодействие вязких следов за рабочими лопатками вентилятора со спрямляющим аппаратом. Для проектирования малошумной вентиляторной ступени требуется с высокой точностью определять её шумовые характеристики. Для этой цели требуется использовать подробные сетки и специальные численные схемы высокого порядка точности с высокими диссипативными и дисперсионными свойствами (схемы DRP и LDDRK). Поскольку требуется накапливать длинные временные реализации на подробных сетках необходимо использовать графические ускорители (GPU) для максимального сокращения времени расчета. В работе представлены результаты расчета звукового поля, генерируемого вентиляторной ступенью авиационного двигателя, в программном комплексе использующем указанные схемы и GPU.

Самохин А.В., Дементьев Ю.И. «Пилообразные решения уравнения Бюргерса на интервале» Научный вестник Московского государственного технического ун-та гражданской авиации, № 204, с. 135-142 (2014)

Изучается асимптотическое поведение решений уравнения Бюргерса на конечном интервале с заданными начальными и постоянными граничными условиями. Поскольку уравнение описывает движение в диссипативной среде, начальный профиль решения эволюционирует к стационарному (инвариантному по времени) решению с теми же граничными условиями. Однако к такому результату ведут три различных пути: начальный профиль может регулярно спускаться к гладкому инвариантному решению; или через дисперсионный шок и мультиосцилляции развивается разрыв типа Хевисайда; или асимптотическим пределом оказывается пилообразное решение с периодическими разрывами производной.

Самохин А.В., Дементьев Ю.И. «Галилеево-инвариантные решения уравнения КдВ–Бюргерса и нелинейная суперпозиция ударных волн» Научный вестник Московского государственного технического ун-та гражданской авиации, № 224, с. 24-32 (2016)

Описание галилеево-инвариантных решений уравнения КдВ–Бюргерса редуцируется к исследованию фазовых траекторий сопутствующего обыкновенного дифференциального уравнения, зависящего от параметра (скорости распространения ударной волны). Аналитические (точные) инвариантные решения представляют собой простые ударные волны, которые становятся сепаратрисами фазового портрета, всегда имеющего две особые точки. Для нелинейной суперпозиции исходный фазовый портрет содержит 4 особые точки, и с течением времени происходит его бифуркация через осцилляции.

Самохин А.В., Дементьев Ю.И. «Моделирование решений уравнения КдВ–Бюргерса в диссипативно неоднородной среде» Научный вестник Московского государственного технического ун-та гражданской авиации, 20, № 2, с. 100-108 (2017)

Рассматривается поведение решений солитонного типа для уравнения КдВ–Бюргерса в диссипативно неоднородной среде. Солитон движется слева направо и не меняет своей формы. Солитоны с большей амплитудой по ширине меньше, и скорость их движения больше. Целью настоящего исследования является изучение поведения солитонов, которые при движении по недиссипативной среде натыкаются на (финитное или бесконечное) препятствие с постоянной диссипацией; можно представлять себе импульс света, встречающий на своём пути частично поглощающий слой. При моделировании рассматривался случаи с финитным диссипативным слоем, подобный, например, прохождению волны через стекло–воздух–стекло–воздух, а также прохождение из недиссипативной среды в диссипативную (подобие прохождения света из воздуха в воду). Предлагаемая работа является продолжением исследований авторов и Дубровина. Получены численные модели поведения волны при различных типах неоднородности. Диссипация приводит к ожидаемому уменьшению амплитуды, однако в случае финитных кусочно-постоянных вязких препятствий на пути волны возникают новые эффекты. После прохождения препятствия перед волной появляется небольшая рябь. Причём эта рябь распространяется впереди бегущей волны. При удалении основной волны от препятствия рябь удаляется от этой волны и становится более обширной. Итак, скорость движения ряби больше скорости движения основной волны, и рябь увеличивается по мере удаления от препятствия. Моделирование проводилось в среде Maple с использованием пакета PDETools. Отметим, что данные задачи вычислительно очень трудоёмки и требуют больших затрат машинного времени.

Самохин А.В., Дементьев Ю.И. «Моделирование уединенных волн уравнения КдВ–Бюргерса в диссипативно неоднородных средаХ» Научный вестник Московского государственного технического ун-та гражданской авиации, 21, № 2, с. 114-121 (2018)

Работа является продолжением исследования, начатого в предшествующих работах авторов. В настоящее время теория нелинейных волн переживает бурное развитие, и ее результаты находят многочисленные практические применения. Можно упомянуть направление, связанное с изучением возникновения и эволюции ударных волн, уединенные волны, кинки, периодические и квазипериодические колебания (например – кноидальные волны) и многое другое. В этом ряду малоизученными остаются вопросы с движением солитонов в неоднородной среде; в статье рассматривается вопрос о простейшей модели такой среды: слоисто-неоднородной. Рассматривается поведение решений типа одиночной волны для уравнения КдВ–Бюргерса при различных видах диссипативной неоднородности среды. В работе исследованы разнообразные виды финитных препятствий, а также переход из диссипативной среды в свободную. Получены численные модели поведения решения. Моделирование проводилось при помощи математической программы Maple с использованием пакета PDETools. Рассмотренные задачи вычислительно очень трудоемки и требуют больших затрат машинного времени. Особо интересен случай увеличения высоты препятствия при сохранении ширины. При анализе численных экспериментов наблюдается неожиданный эффект увеличения высоты волны при увеличении высоты препятствия, что может являться предметом дальнейшего исследования. Вместе с этим при увеличении высоты препятствия увеличивается рябь, бегущая впереди волны. Отметим, что в предыдущих работах авторов была описана другая ситуация, связанная с возникновением ряби. Если же при сохранении высоты препятствия снова увеличим ширину, то ожидаемо наблюдается существенное уменьшение амплитуды волны, что продемонстрировано на модельных графиках. Таким образом, в работе, имеющей экспериментальный характер, продемонстрированы новые интересные свойства движения квазисолитонов в зависимости от вида и размера диссипативных препятствий на основе численного моделирования.

Гурбатов С.Н., Демин И.Ю., Прончатов-Рубцов Н.В. «Численное моделирование эволюции интенсивных акустических шумов в обратных задачах аэроакустики (с использованием спектрального и биспектрального анализа)» Вычислительный эксперимент в аэроакустике: Шестая всероссийская конференция, г. Светлогорск Калининградской обл., 19–24 сентября 2016 г.: Сборник тезисов, с. 122-123 (2016)

В докладе представлены результаты численного моделирования эволюции интенсивных акустических шумов в недиспергирующих средах. Основным уравнением, описывающим распространение нелинейных акустических волн в средах без дисперсии, является уравнение Бюргерса (УБ). Предложена спектральная схема численного решения УБ. которая позволила определить спектр и профиль волны на различных расстояниях от источника (как до образования ударного фронта, так и после). Преимущества данной схемы решения УБ заключаются в её возможностях использования для численного анализа эволюции как детерминированных, так и случайных сигналов. Очень важно, что данная схема численного решения УБ позволяет учесть и геометрию начальных условий, т.е. пригодна для описания цилиндрических и сферических волн. Все это позволяет сделать вывод о возможности использовать данную схему численного решения эволюции интенсивных акустических случайных волн применительно к задачам аэроакустики реактивных шумов.

Гурбатов С.Н., Демин И.Ю., Тюрина А.В. «Эволюция интенсивных акустических шумов. Асимптотическое представление (численный анализ)» Вычислительный эксперимент в аэроакустике: Седьмая всероссийская конференция, г. Светлогорск Калининградской обл., 17–22 сентября 2018 г.: Сборник тезисов, с. 84 (2018)

Приведен обзор результатов численного моделирования интенсивных акустических шумов волн в недиспергирующих средах. Рассмотрены численные методы решения на стадии формирования развитых разрывов, т.е. представлены асимптотические решения интегро-дифференциальных уравнений для интенсивных начальных условий, носящих случайный характер. Результаты численного моделирования эволюции интенсивных акустических шумовых волн рассмотрены для различных методов решения: спектральное представление, метод быстрого преобразования Лежандра, метод опускания параболы и т.д. Показано, что физическая причина различия в эволюции шумов периодических сигналов связана с тем. что для синусоидального возмущения период волны сохраняется, а для шумов многократное слияние разрывов приводит к увеличению характерного масштаба случайной волны. На спектральном языке это различие объясняется следующим образом: для тонального возмущения нелинейность приводит только к генерации высших гармоник, которые на поздней стадии затухают и асимптотически основной является первая гармоника; напротив, для шумового же сигнала нелинейное взаимодействие приводит к генерации "разностных медленно затухающих, низкочастотных компонентов.

Бойко А.В., Демьянко К.В., Нечепуренко Ю.М. «Численный анализ пространственной гидродинамической устойчивости сдвиговых течений в каналах постоянного сечения» Журнал вычислительной математики и математической физики, 58, № 5, с. 726-740 (2018)

Работа посвящена описанию и обоснованию технологии решения задач пространственной устойчивости сдвиговых течений вязкой несжимаемой жидкости в каналах постоянного сечения, то есть технологии численного анализа устойчивости рассматриваемого течения к малым возмущениям, гармоническим по времени и распространяющимся вниз по потоку. В рамках предлагаемой технологии линеаризованные уравнения амплитуд возмущений, аппроксимированные по пространственным переменным в плоскости сечения канала, способом, не зависящим от использованного метода аппроксимации, сводятся к системе обыкновенных дифференциальных уравнений первого порядка по продольной пространственной переменной. Эта система редуцируется далее к системе меньшего размера, имеющей решениями только физически значимые решения исходной системы. Технологию отличает использование стандартных матричных алгоритмов, на которые приходится основной объем вычислений. Она позволяет эффективно вычислять различные характеристики пространственной устойчивости, в том числе, находить оптимальные возмущения, играющие определяющую роль в докритическом сценарии ламинарно-турбулентного перехода. Работа технологии иллюстрируется на примере течения Пуазейля в канале квадратного сечения.

Демьянушко И.В., Стаин В.М., Стаин А.В. «Расчёт эффективности акустических экранов малой высоты, расположенных вдоль трамвайных линий» Вестник Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета (МАДИ, № 1, с. 119-125 (2018)

Из всех видов городского транспорта наиболее шумным является трамвай. Высокий уровень шума от движения трамвая – одна из основных причин тенденции к сокращению трамвайных линий в некоторых городах. Однако трамвай обладает и целым рядом преимуществ. Он является экологически чистым, не загрязняющим окружающую среду, транспортным средством, которое помогает разгрузить городские транспортные потоки и уменьшить пробки в центре города. Эти достоинства привели к тому, что в последние десятилетия наблюдается рост сети трамвайных линий в таких крупных городах Европы, как Париж, Брюссель, Лондон и других. При снижении уровня шума, создаваемого трамваем, он вполне может выиграть в соревновании с другими видами транспорта. Источники шума от современного трамвая находятся в основном близко к земле. Поэтому правильно спроектированный невысокий акустический экран может быть эффективным средством для защиты от шума трамвая, даже вблизи от трамвайной колеи. Для расчёта эффективности акустических экранов используются экспериментальные исследования, различные версии теории Д. Маекавы, метод граничных элементов (BEM) и метод конечных элементов (FEM). В данной работе для исследования эффективности акустических экранов малой высоты используется конечно-элементный пакет Actran 17.0.

Медведский А.Л., Денисов С.Л. «Расчет напряжённо-деформированного состояния и излучения звука полигональной ортотропной пластиной с помощью численно аналитического метода при произвольном акустическом воздействии» Вычислительный эксперимент в аэроакустике: Седьмая всероссийская конференция, г. Светлогорск Калининградской обл., 17–22 сентября 2018 г.: Сборник тезисов, с. 132-135 (2018)

Развитие гражданской авиационной техники связано с одной стороны с повышением требований к надежности и долговечности конструктивных элементов планера самолёта, а с другой стороны приводит к ужесточении требований с точки зрения снижения акустического воздействия на чело века и окружающую среду. Необходимость одновременного удовлетворения указанным требованиям приводит к междисциплинарным задача» механики деформируемого твердого тела и акустики. В качестве объекта исследования в предлагаемой работе рассматривается являющаяся элементом обшивки планера летательного аппарате плоская полигональная анизотропная пластина неканонической форм которая расположена в бесконечном, акустически жёстком экране, разделяющем акустическую среду на верхнее и нижнее полупространства.

Боженко А.Н., Денисов С.Л. «Исследование звукового поля в акустичекой камере АДТ Т-1К с помощью метода последовательностей максимальной длины» Вычислительный эксперимент в аэроакустике: Седьмая всероссийская конференция, г. Светлогорск Калининградской обл., 17–22 сентября 2018 г.: Сборник тезисов, с. 48-51 (2018)

В данной работе представлены результаты экспериментальных исследований звукового поля в акустической камере АДТ Т-1К с точки зрения оценки вкладов паразитных отражений в измеряемый звуковой сигнал. Акустическая камера АДТ Т-1К сформирована вокруг открытой рабочей части аэродинамической трубы малых скоростей Т-1К и предназначена для проведения измерений акустических характеристик вертолетных винтов

Денисов С.Л., Остриков Н.Н. «Экранирование авиационных некомпактных источников шума при наличии спутного потока: экспериментальные и теоретические исследования» Вычислительный эксперимент в аэроакустике: Шестая всероссийская конференция, г. Светлогорск Калининградской обл., 19–24 сентября 2016 г.: Сборник тезисов, с. 136-139 (2016)

Денисов С.Л., Остриков Н.Н. «Экспериментальные и теоретические исследования экранирования шума, излучаемого некомпактными источниками типа волн неустойчивости» Вычислительный эксперимент в аэроакустике: Седьмая всероссийская конференция, г. Светлогорск Калининградской обл., 17–22 сентября 2018 г.: Сборник тезисов, с. 189-192 (2018)

Исследование различных аспектов снижения шума на местности с помощью расположения двигателей над планером самолёта началось в 70-х годах прошлого столетия. Расчёты, выполненные в , продемонстрировали высокий потенциал снижения шума на местности при помощи подобных компоновок, реализующих эффект экранирования. Однако необходимо отметить, что при расчетах эффективности экранирования в использовались простые методы расчета дифракции: приближение физической оптики, приближение Френеля или метод Маскавы . При расчетах авиационная силовая установка, являющаяся некомпактным источником шума, моделировалась точечным источником с диаграммой направленности, измеренной в дальнем поле. Некорректность моделирования некомпактного источника монопольным источником с диаграммой направленности, описываемой набором сферических функций, была продемонстрирована ранее. Также ранее, вопрос некомпактности был подвергнут тщательному изучению и было показано, что применение простых теорий дифракции совместно с заменой некомпактного источника на точечный с диаграммой направленности. опирающейся на измерения в дальнем поле, приводят к ошибке в предсказании эффективности экранирования в зоне геометрической тени до 20–30 дБ и даже более. Причиной столь значимой ошибки состоит в том, что фазовые характеристики дальнего поля от некомпактного источника формируются на значительном расстоянии от источника, а упрощенные методы расчета дифракции крайне чувствительны именно к фазовым характеристикам поля вблизи от источника. А поскольку экранирующая поверхность планера размещается в непосредственной близости от источника, – в ближней или индукционной зоне. Это фазовое распределение, используемое в приближённых теориях расчета дифракции, не успевает сформироваться, что и приводит к значительным ошибкам. Основываясь на результатах сравнительных расчетов, выполненных ранее, наиболее перспективным методом расчёта экранирования показал себя метод Геометрической Теории Дифракции. который позволяет точно рассчитывать не только амплитуду, но и фазу звукового поля, что является чрезвычайно важным свойством для некомпактных источников.

Дерибас А.А. «Метание металлических пластин тангенциальной детонационной волной» Прикладная механика и техническая физика, № 5, с. 68-74 (2000)

Приведен краткий обзор результатов исследований в области двумерного метания металлических пластин, которые начались в 1960-е гг. в СО РАН под руководством академика М.А. Лаврентьева в связи с работами по сварке взрывом. Представлены также некоторые новые результаты, касающиеся использования для метания пластин промышленных взрывчатых веществ, работающих в условиях неидеальной детонации.

Деров М.Н., Трофимов М.В., Гарькушев А.Ю. «Избыточная удельная механическая энергия потока воздуха как основной оценочный параметр разрушения зданий и сооружений» Вопросы оборонной техники Научно-технический журнал. Серия 16. Технические средства противодействия терроризму, № 7-8, с. 35-39 (2018)

Представлена взаимосвязь между величиной избыточной удельной механической энергии потока воздуха и вероятностью разрушения (повреждения) зданий и сооружений, что позволит применять энергию потока воздуха не только для оценки степени поражения живой силы, но и для оценки нанесения повреждений механическим системам как основной оценочный параметр. Статья опирается на новые экспериментальные данные, полученные авторами при исследовании экстремальных процессов в воздушном пространстве. Выводы могут быть использованы при моделировании чрезвычайных ситуаций, связанных с возникновением ударной волны.

Когут А.Е., Доля Р.С., Носатюк С.О., Шульга Е.А., Джаочан Хе «Возбуждение колебаний шепчущей галереи в дисковом планарном диэлектрическом резонаторе щелью связи» Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-технических наук (Весцi НАН Беларусi. Сер. фiз.-тэхн. навук), 62, № 3, с. 110-117 (2017)

Исследованы спектральные и энергетические характеристики дискового планарного диэлектрического резонатора (ДР), возбуждаемого на модах высших порядков типа шепчущей галереи (ШГ) в 8-миллиметровом диапазоне длин волн. Диаметр планарного ДР составлял несколько длин волн в материале диэлектрика, а его высота была много меньше длины волны. Диэлектрический диск располагался плоскими основаниями между двумя проводящими зеркалами. Таким образом, электромагнитное поле резонатора ограничивалось по высоте планарного диска двумя проводящими поверхностями. Резонансные свойства такой структуры определялись условием полного внутреннего отражения волн от криволинейной поверхности диэлектрического диска. Предложен способ эффективного возбуждения мод ШГ в дисковом планарном ДР – щелью связи в металлическом зеркале резонатора. Показано, что при таком способе возбуждения достигается режим запредельной связи с планарным ДР. При этом модовый спектр такого резонатора относительно разрежен. Установлено, что добротность планарного ДР в основном определяется потерями в его диэлектрическом материале и омическими потерями в металлических зеркалах, поскольку радиационные потери при соответствующем соотношении длины волны и диаметра диэлектрического диска могут быть незначительны. Для диска высотой 1 мм, диаметром 78 мм, изготовленного из фторопласта-4 и расположенного между латунными зеркалами, добротность планарного ДР может достигать 1500 на высокочастотном краю 8-миллиметрового диапазона длин волн. Выработаны рекомендации относительно повышения добротности планарных диэлектрических резонаторов и по уменьшению их размеров.

Кебкал К.Г., Кебкал А.Г., Кебкал В.К., Себастьао Л., Паскоаль А., Рибейро Дж., Индивери Дж., Келхолт Э., Джизус С., Мантуока А. «Оценка производительности двухканальной цифров гидроакустической связи на фоне импульсных помех излучающего спаркера» Подводные исследования и робототехника, № 2, с. 4-12 (2018)

Представлены результаты работ по развитию комбинированной системы позиционирования и связи в составе разрабатываемого мобильного комплекса подводной сейсмоакустической (геотехнической) разведки в рамках проекта H2020 WiMUST (Widely scalable Mobile Underwater Sonar Technology). Рассмотрены результаты передачи потоков данных по двум одновременно работающим каналам гидроакустической гидроакустической связи – высокоскоростными и низкоскоростными гидроакустическими модемами. Высокоскоростная гидроакустическая связь использовалась для доставки данных полезной нагрузки от сейсмокос, буксируемых автономными необитаемыми подводными аппаратами (АНПА), на борт сопровождающего судна (на терминал оператора). Низкоскоростная гидроакустическая связь использовалась для передачи сопровождающим плавсредством сервисных и навигационных данных, предназначенных для позиционирования АНПА. Кроме одновременной работы устройств гидроакустической связи дополнительным условием, усложняющим передачу данных, являлось присутствие в составе комплекса сейсмоакустической разведки постоянно работающих источников широкополосных зондирующих импульсов. Представлены результаты натурных экспериментов по передаче данных на небольшое расстояние (сотни метров) с использованием одновременно двух разнотипных гидроакустических модемов: модели S2CR18/34 (для обмена сервисными и навигационными данными) и модели S2CR42/65 (для доставки данных полезной нагрузки от сейсмокос АНПА на судно сопровождения). Эксперименты проведены в условиях фоновых импульсных помех излучающего спаркера Geo-Source 400 компании Geo Marine Survey. Влияние межканальной интерференции и импульсных помех выразилось в умеренном снижении эффективной скорости передачи данных и умеренном снижении вероятности доставки пакетов данных по каждому из двух гидроакустических каналов связи.

Богданов А.Н., Диесперов В.Н., Жук В.И. «К асимптотическому поведению дисперсионных кривых в задачах нестационарного свободного вязко-невязкого взаимодействия на трансзвуковых скоростях» Вычислительный эксперимент в аэроакустике: Шестая всероссийская конференция, г. Светлогорск Калининградской обл., 19–24 сентября 2016 г.: Сборник тезисов, с. 74-75 (2016)

Багров А.В., Дмитриев А.О., Леонов В.А., Митькин А.С., Москатиньев И.В., Сысоев В.К., Ширшаков А.Е. «Глобальная оптическая навигационная система для Луны» Труды Московского авиационного института, № 99, http://trudymai.ru/published.php?ID=91814 (2018)

Рассматривается концепция создания оптической системы глобального позиционирования на Луне метровой точности, предназначенная для обслуживания ограниченного числа абонентов. Показано, что оптимальным решением задачи будет непрерывный контроль положений световых лазерных маяков на поверхности Луны с борта искусственного спутника Луны, оснащённого бортовой телекамерой, а также с борта космического аппарата, помещённого в точки Лагранжа L₁ (и L₂) системы Земля–Луна и оснащенного высокоразрешающими оптоэлектронными приборами.

Дмитриев В.Г., Самохин В.Ф., Маслова Н.П. «Оценка уровня шума самолета на местности при заходе на посадку» Ученые записки Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), 49, № 4, с. 112-119 (2018)

Предложены три приближенных метода расчетной оценки уровня шума самолета, совершающего заход на посадку. Уровень шума от силовой установки определяется с помощью существующих программных комплексов. В первых двух методах оценка уровня шума планера базируется на современных представлениях о соотношении шумности акустического излучения от силовой установки и планера самолета, либо на известных данных о соотношении между шумностью излучения от шасси и от механизации крыла, а уровень шума шасси рассчитывается с помощью известных полуэмпирических методов. В третьем методе для оценки шума самолета предлагается использовать экспериментальные данные о статистически минимальном уровне шума на местности при заходе на посадку самолета с традиционной компоновкой планера.

Шарфарец Б.П., Дмитриев С.П. «Моделирование турбулентного движения жидкости на основе гипотезы Буссинеска. Обзор» Научное приборостроение, 28, № 3, с. 101-108 (2018)

Рассмотрено математическое моделирование турбулентного течения в сжимаемой и несжимаемой вязкой жидкости на примере простейшей модели турбулентного движения, полученной в результате осреднения уравнений Навье–Стокса по Рейнольдсу и Фавру совместно с гипотезой Буссинеска о наличии турбулентной вязкости. Приведены алгоритмы осреднения уравнений Навье–Стокса для сжимаемой и несжимаемой жидкости. Приведены соответствующие уравнения для осредненных и пульсационных составляющих параметров полей для несжимаемой и сжимаемой жидкости. Полученные результаты полезны при проектировании излучателя для его работы в турбулентном режиме движения жидкости.

Аникин А.Ю., Доброхотов С.Ю., Назайкинский В.Е. «Простые асимптотики обобщенного волнового уравнения с вырождающейся скоростью и их приложения в линейной задаче о набеге длинных волн на берег» Математические заметки, 104, № 4, с. 483-504 (2018)

Асимптотические решения вырождающегося на границе области волнового уравнения (в котором скорость распространения волн обращается на границе в нуль как корень квадратный из расстояния до границы) могут быть представлены с помощью модифицированного канонического оператора на инвариантном относительно гамильтонова векторного поля лагранжевом подмногообразии нестандартного фазового пространства, построенного авторами в предшествующих работах. В работе получены простые выражения в окрестности границы области для функций, представимых таким каноническим оператором и, в частности, для решения задачи Коши для вырождающегося волнового уравнения с начальными данными, локализованными вблизи внутренней точки области.

Якушев В.В., Ананьев С.Ю., Уткин А.В., Жуков А.Н., Долгобородов А.Ю. «Ударная сжимаемость смесей микро- и наноразмерных порошков никеля и алюминия» Физика горения и взрыва, 54, № 4, с. 45-50 (2018)

Экспериментально исследована ударная сжимаемость пористых образцов из смесей микро- и нанодисперсных порошков никеля и алюминия в диапазоне давления до 60 ГПа. Зарегистрированы профили ударных волн в образцах, определены ударные адиабаты. В рамках модели Зельдовича построено уравнение состояния образцов. Вид профилей ударных волн не отражает каких-либо заметных особенностей, связанных с возможной реакцией между компонентами. Ударные адиабаты образцов двух типов смесей совпадают в пределах погрешности эксперимента, несмотря на существенно различающиеся размеры частиц порошков, что указывает либо на отсутствие заметного химического превращения, либо, наоборот, на его полное протекание за время нагружения. В то же время расчетная ударная адиабата без учета реакции между компонентами проходит в непосредственной близости от экспериментальных данных, что свидетельствует в пользу отсутствия реакции.

Иудин Д.И., Давыденко С.С., Готлиб В.М., Долгоносов М.С., Зелёный Л.М. «Физика молнии: новые подходы к моделированию и перспективы спутниковых наблюдений» Успехи физических наук, 188, № 9, с. 850-864 (2018)

Обсуждаются фундаментальные проблемы физики молнии и последние достижения инструментальной (прежде всего спутниковой) регистрации разрядных явлений в атмосфере. Формирование в грозовом облаке плазменных образований с параметрами, необходимыми для зарождения и развития молниевого разряда, рассматривается как индуцированный электростатическим шумом неравновесный фазовый переход. Источником шума является коллективная динамика заряженных гидрометеоров – взвешенных в конвективном потоке льдинок и капель воды. Взаимовлияние плазменных образований и их поляризация в крупномасштабном электрическом поле грозового облака обеспечивает эффективную генерацию стримеров, описание которых в рамках теории случайных графов и перколяционной теории составляет основу феноменологического представления разряда как фрактальной диссипативной структуры. В рамках указанного подхода удаётся решить ряд важнейших проблем грозового электричества, в том числе объяснить механизм инициации молнии в существенно подпороговых электрических полях, свойства и морфологию молниевых разрядов различных типов, а также построить самосогласованное описание их широкополосного электромагнитного излучения. Обсуждаются дальнейшие перспективы развития модели и важная роль предстоящих спутниковых экспериментов по регистрации интенсивного электромагнитного излучения грозовых облаков.

Когут А.Е., Доля Р.С., Носатюк С.О., Шульга Е.А., Джаочан Хе «Возбуждение колебаний шепчущей галереи в дисковом планарном диэлектрическом резонаторе щелью связи» Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-технических наук (Весцi НАН Беларусi. Сер. фiз.-тэхн. навук), 62, № 3, с. 110-117 (2017)

Исследованы спектральные и энергетические характеристики дискового планарного диэлектрического резонатора (ДР), возбуждаемого на модах высших порядков типа шепчущей галереи (ШГ) в 8-миллиметровом диапазоне длин волн. Диаметр планарного ДР составлял несколько длин волн в материале диэлектрика, а его высота была много меньше длины волны. Диэлектрический диск располагался плоскими основаниями между двумя проводящими зеркалами. Таким образом, электромагнитное поле резонатора ограничивалось по высоте планарного диска двумя проводящими поверхностями. Резонансные свойства такой структуры определялись условием полного внутреннего отражения волн от криволинейной поверхности диэлектрического диска. Предложен способ эффективного возбуждения мод ШГ в дисковом планарном ДР – щелью связи в металлическом зеркале резонатора. Показано, что при таком способе возбуждения достигается режим запредельной связи с планарным ДР. При этом модовый спектр такого резонатора относительно разрежен. Установлено, что добротность планарного ДР в основном определяется потерями в его диэлектрическом материале и омическими потерями в металлических зеркалах, поскольку радиационные потери при соответствующем соотношении длины волны и диаметра диэлектрического диска могут быть незначительны. Для диска высотой 1 мм, диаметром 78 мм, изготовленного из фторопласта-4 и расположенного между латунными зеркалами, добротность планарного ДР может достигать 1500 на высокочастотном краю 8-миллиметрового диапазона длин волн. Выработаны рекомендации относительно повышения добротности планарных диэлектрических резонаторов и по уменьшению их размеров.

Донцов В.Е., Накоряков В.Е. «Распространение ударных волн в пористой среде, насыщенной жидкостью с пузырьками растворимого газа» Прикладная механика и техническая физика, № 5, с. 91-102 (2000)

Экспериментально исследован процесс эволюции и отражения ударных волн умеренной амплитуды от твердой границы в пористой среде, насыщенной жидкостью с пузырьками растворимого газа. Проведено сравнение опытных значений амплитуды и скорости отраженной волны с расчетами по математическим моделям. Изучен процесс растворения газовых пузырьков в жидкости за ударной волной.

Голых Р.Н., Боброва Г.А., Хмелёв В.Н., Нестеров В.А., Титов Г.А., Доровских Р.С. «Модель кавитационной интенсификации обменной химической реакции» Южно-Сибирский научный вестник, № 1, с. 22-26 (2018)

Представлена феноменологическая модель кавитационной интенсификации химических реакций в высокоинтенсивном ультразвуковом поле. В основе предложенной модели лежит статистический подход, который заключается в оценке константы скорости химической реакции, усредненной по объему. Усреднение проводится по объему, который намного больше, чем объем кавитационного пузырька, в котором микроскопическое значение постоянной зависит от ударного волнового давления при коллапсе кавитационных пузырьков. Константа скорости химической реакции зависит от давления и рассчитывается с использованием распределения скоростей молекул Максвелла и вероятности события, что энергия молекулы больше энергии активации для данной реакции. Численный анализ модели показал, что ультразвуковое воздействие повышает эффективность химических реакций в 1,5 раза.

Александров А.В., Дородницын Л.В., Дубень А.П. «Генерация трехмерных синтетических турбулентных полей на основе рандомизированного спектрального метода» Вычислительный эксперимент в аэроакустике: Седьмая всероссийская конференция, г. Светлогорск Калининградской обл., 17–22 сентября 2018 г.: Сборник тезисов, с. 25-27 (2018)

В современных задачах вычислительной аэроакустики, связанных с турбулентными течениями, часто возникает необходимость использования искусственно сгенерированных турбулентных полей скорости. В частности. такие поля используют для постановки нестационарных входных условий на границе LES зоны, когда необходимо задать нестационарный по природе турбулентный поток. Использование искусственно сгенерированных турбулентных полей представляется наиболее перспективным способом постановки таких условий. Принято считать . что синтетическое турбулентное поле должно обладать статистическими свойствами близкими к тем, которые известны о реальном физическом турбулентном поле. В частности, должны совпадать одноточечные моменты первого, второго и третьего порядков, двухточечные моменты второго порядка. Среди подходов к генерации искусственных турбулентных полей наибольшее развитие получил спектральный метод (СМ), предложенный в , и получивший развитие в ряде работ. В рамках этого метода поле строится на основе суммы косинусоидальных и/или синусоидальных мод, амплитуды которых определяются на основе энергетического спектра турбулентности. Хотя стохастический выбор параметров метода лучше соответствует природе турбулентности и. тем самым, в силу приведенного выше критерия соответствия искусственно сгенерированного поля физическому, кажется более предпочтительным, наибольшее распространение получил метод с детерминированным или полудетерминированным выбором параметров. В настоящей работе авторы развивают полностью стохастический метод генерации однородных изотропных турбулентных полей скорости, предложенный в для двумерного случая, основанный на рандомизированном спектральном методе (РСМ). Свойства описанного РСМ генератора исследовались на примере искусственно сгенерированного однородного изотропного турбулентного поля в кубе с безразмерной стороной 2π.

Абалакин И.В., Бахвалов П.А., Доронина О.А., Жданова Н.С., Козубская Т.К. «Моделирование аэродинамики движущихся тел с использованием сеточной адаптации к погруженным границам на неструктурированных треугольных сетках» Вычислительный эксперимент в аэроакустике: Шестая всероссийская конференция, г. Светлогорск Калининградской обл., 19–24 сентября 2016 г.: Сборник тезисов, с. 14-16 (2016)

Наиболее распространенным методом задания граничных условий на поверхности обтекаемых твердых тел при численном моделировании является метод описания границы раздела двух сред узлами расчетной сетки. В них необходимые граничные условия задаются алгебраическими соотношениями. Методы погруженных границ является альтернативным подходом к моделированию граничных условий на твердом теле, «погруженном» в сетку и поверхность которого, вообще говоря, не отслеживается сеточными узлами. Такие методы в настоящее время активно развиваются и применяются, в первую очередь, по причине упрощения построения требуемой расчетной сетки для объектов сложной конфигурации, а также в силу возможности их естественного обобщения па задачи с подвижными телами и/или телами с изменяемой формой. Следуя идее метода погруженных границ, расчет ведётся на сетке, покрывающей всю расчетную область, а граничные условия на его поверхности моделируются заданием специальных источниковых членов в системе уравнений газовой динамики, отличных от нуля внутри обтекаемого препятствия. Точность обеспечения требуемых граничных условий на поверхности тела а следовательно, и результатов численного расчета при использовании метода погруженных границ существенно зависит от качества сеточного разрешения вблизи границы. Одним из методов его улучшения является применение сеточной адаптации, уменьшающей размер ячейки сетки в окрестности границы. В работе рассматривается методика моделирования аэродинамики подвижных твердых тел е использованием метода погруженных границ на неструктурированных сетках и исследуется возможность ее улучшения ценой малых вычислительных затрат путем внедрения динамической адаптации расчетной сетки , не меняющей сеточную топологию.

Аткин Е., Булатов В., Дорохов В., Горбунов Н., Филиппов С., Гребенюк В., Карманов Д., Ковалев И., Кудряшов И., Курганов А., Меркин М., Панов А., Подорожный Д., Полко Д., Пороховой С., Шумихин В., Ткаченко А., Ткачев Л., Турундаевский А., Васильев О., Воронин А. «Новое универсальное колено космических лучей вблизи магнитной жесткости 10 ТВ по данным космической обсерватории НУКЛОН» Письма в ЖЭТФ, 108, № 1, с. 5-13 (2018)

Результаты космической обсерватории НУКЛОН дают сильное указание на существование нового универсального “колена” космических лучей, которое наблюдается во всех группах ядер, включая тяжелые ядра, вблизи магнитной жесткости 10 ТВ. Универсальность означает одно и то же положение колена в шкале магнитной жесткости для всех групп ядер. Колено наблюдается с использованием обоих методов измерения энергии частиц, реализованных в обсерватории НУКЛОН – калориметрическим методом и кинематическим методом. Новое “колено” космических лучей, вероятно, связано с пределом ускорения достаточно широко распространенным или ближним источником космических лучей.

Харитонов В.В., Зинкин В.Н., Солдатов С.К., Драган С.П., Кленков Р.Р., Сомов М.В., Пенчученко В.В., Шешегов П.М. «Современные проблемы обеспечения акустической безопасности летного и инженерно-технического состава государственной авиации» Проблемы безопасности полетов, № 10, с. 3-15 (2017)

Обоснована необходимость разработки и реализации специальных средств и методов обеспечения акустической безопасности профессиональной деятельности летного и инженерно-технического состава государственной авиации как неотъемлемой части системы обеспечения безопасной эксплуатации воздушного транспорта.

Дресвянников С.Ю. «Определение ущерба от акустического воздействия транспортных потоков на городскую среду» Наука, новые технологии и инновации, № 4, с. 32-34 (2013)

Автором проведен анализ методик определения ущерба от акустического воздействия транспортных потоков на городскую среду. Предложено, мерой затрат на снижение уровня шума транспортных потоков методами организации дорожного движения принять величину транспортных расходов при изменении параметров (интенсивности, скорости и состава) транспортных потоков.

Дружинин Я.М., Милешин В.И., Россихин А.А. «Опыт использования гармонических методов для расчета распространения тонального шума через воздухозаборник и сопло ТРДД» Вычислительный эксперимент в аэроакустике: Седьмая всероссийская конференция, г. Светлогорск Калининградской обл., 17–22 сентября 2018 г.: Сборник тезисов, с. 193-196 (2018)

В процессе моделирования тонального шума турбомашины необходимо провести расчет взаимодействия венцов, а также расчет распространения возмущений, генерируемых при взаимодействии венцов наружу из проточного тракта турбомашины. Хотя обе эти задачи возможно и даже желательно совместить в одном расчете, обычно с целью экономии ресурсов используется гибридный подход к расчету, в рамках которого сначала производится расчет ротор-статор (ротор-ротор) взаимодействия, а затем на основе результатов этого расчета – расчет распространения

Дружинин Я.М., Милешин В.И., Россихин А.А. «Расчётное исследование аэродинамических и акустических характеристик биротативного вентилятора со сверхвысокой степенью двухконтурности» Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение, 17, № 2, с. 68-79 (2018)

Представлены расчётные исследования аэродинамических характеристик модельного биротативного вентилятора со сверхвысокой степенью двухконтурности (m=20), разработанного в ЦИАМ в рамках европейского проекта COBRA (Innovative Counter rOtating fan system for high Bypass Ratio Aircraft engine). Проведено исследование нестационарных особенностей работы биротативного вентилятора, проведён анализ интенсивности ротор-ротор взаимодействия, исследованы особенности прохождения вязких нестационарных следовых возмущений через осевой зазор и лопаточный венец второго ротора. Для вентилятора представлены расчётные исследования тонального шума на режиме «посадка». Исследование проведено с использованием программного комплекса ЦИАМ 3DAS. Получены диаграммы направленности в дальнем поле в передней и задней полусфере для первых 16 гармоник тонального шума. Проведено сопоставление результатов с соответствующими результатами расчёта для биротативного вентилятора с высокой степенью двухконтурности m=10, разработанного в проекте VITAL. Дополнительно было проведено сопоставление результатов с экспериментальными данными для вентилятора с m=20.

Дружинин Я.М., Милешин В.И., Россихин А.А. «Расчетно-экспериментальное исследование тонального шума биротативного вентилятора» Вычислительный эксперимент в аэроакустике: Шестая всероссийская конференция, г. Светлогорск Калининградской обл., 19–24 сентября 2016 г.: Сборник тезисов, с. 205 (2016)

Одной из перспективных компоновочных схем авиационных двигателей является схема ТРДД высокой степени двухконтурности с биротативным вентилятором. Такие двигатели обладают высокой топливной эффективностью. В то же время им свойственен ряд недостатков. В частности для них характерны более высокие уровни шума, чем для аналогичных по характеристикам турбовентиляторных двигателей с однорядным вентилятором. В данной работе описываются расчетные исследования тонального шума модельного биротативного вентилятора на режиме «посадка» (одном из трех сертификационных режимов по нормам ИКАО). Исследования проводились с помощью 3D методики нестационарного расчеса взаимодействия венцов, реализованной в программном комплексе ЦИАМ 3D AS. Метод, используемый в программном комплексе, базируется на решении линейных или нелинейных уравнений Эйлера для возмущений поверх вязкого стационарного среднего поля течения в системе отсчета вращающихся венцов. Взаимодействие между венцами турбомашины обеспечивается с помощью специальных интерфейсов типа «скользящие сетки». Эти интерфейсы передают нестационарные акустические (а также вихревые и энтропийные) возмущения и неоднородности среднего поля течения через границу между расчетными областями для различных венцов, тем самым обеспечивая непрерывность полных параметров течения при переходе через границу. Дискретизация уравнений по пространству в рамках используемого метода построена на основе метода конечных объемов и с использованием обобщенной на метод конечных объемов аэроакустической DRP (Dispersion Relation Preserving Scheme) схемы четвертого порядка. Для дискретизации уравнений по времени применяется явная оптимизированная 4-х шаговая схема Рунге–Кутта (LDDRK – Low Dissipation and Dispersion Runge–Kutta Schemes) второго порядка. Для расчета излучения в дальнее поле используется полуаналитическая методика, основанная на уравнении Фокса–Вильямса–Хокингса. В работе представлено сравнение результатов акустического расчета (диаграмм направленности в дальнем поле для наиболее интенсивных тонов взаимодействия) с имеющимися экспериментальными данными.

Дубень А.П., Козубская Т.К. «О моделировании акустики турбулентных струй на неструктурированных сетках» Вычислительный эксперимент в аэроакустике: Седьмая всероссийская конференция, г. Светлогорск Калининградской обл., 17–22 сентября 2018 г.: Сборник тезисов, с. 86-89 (2018)

Турбулентные струи являются часто встречающимися и принципиально значимыми объектами в авиационных приложениях. Точность математического моделирования определяет корректность расчёта аэродинамических и акустических характеристик всей конструкции в целом. В общем случае произвольной сложной конфигурации исследуемого об та удобно пользоваться неструктурированными сетками. Однако, как известно, численные алгоритмы, работающие на неструктурированных сетках, не всегда могут обеспечить требуемую точность моделирования особенно таких тонких и сложных явлений, какими являются, например, акустические характеристики турбулентных струй. Происходит это, главным образом, из-за высокой численной диссипации традиционных «неструктурированных» методов, реализованных в большинстве коммерческих пакетов. Методы же очень высокой точности (в частности, разрывный метод Галеркина, алгоритмы, основанные на полной полиномиальной реконструкции, спектральные методы и др.) на сегодняшний день являются чрезвычайно «дорогими» с вычислительной точки зрения и недостаточно виты для их широкого применения. Последнее особенно касается задач с разрывами. В данной работе для расчета акустики турбулентных струй мы применили алгоритм, основанный на экономной EBR схеме, чья повышенная точность на неструктурированных сетках достигается за счёт квазиодномерных реконструкций потоковых переменных на расширенных но-ориентированных шаблонах. Соответствующий «неструктурированный» метод реализован в исследовательском коде NOlSEtte ИПМ им. М.В. Келдыша РАН.

Даньков Б.Н., Дубень А.П., Жданова Н.С., Козубская Т.К. «Численное моделирование турбулентного течения возле каверны для фундаментальных и прикладных исследований» Вычислительный эксперимент в аэроакустике: Шестая всероссийская конференция, г. Светлогорск Калининградской обл., 19–24 сентября 2016 г.: Сборник тезисов, с. 124-127 (2016)

Прямым следствием постепенного развития вычислительной техники. математических моделей и численных методов является появление возможности использовать вычислительный эксперимент для решения как фундаментальных, так и прикладных задач, стоящих перед авиационной промышленностью. При этом наиболее широким потенциалом при моделировании турбулентных течений и создаваемых ими акустических полей обладают вихреразрешающие подходы (DNS, LES и гибридные RANS-LES подходы). Помимо того, что они гарантируют достаточно высокую точность моделирования, их использование позволяет получать нестационарные характеристики (например, турбулентные или акустические пульсации), важные для понимания физики течения и анализа создаваемых им возмущений. Для этого широкие возможности предоставляют методы спектрального и корреляционного анализа. В отличие от натурных экспериментов, численное моделирование, в принципе, нс имеет ограничений по пространственному и временному разрешению выдачи нестационарных характеристик, что, безусловно, является его неоспоримым преимуществом. Использование неструктурированных сеток, способных описывать сложные геометрические конфигурации, и современных вычислительных технологий (например, метода погруженных граничных условий) предоставляет возможность решать также и прикладные задачи, стоящие перед авиационной промышленностью. Принципиальным требованием, обеспечивающим как корректное решение прикладных задач, так и достоверный результат фундаментальных исследований, является тщательная валидация вычислительного алгоритма и реализующего его программного комплекса. Такая валидация проводился на наиболее близких к решаемым задачам тестовых случаях, для которых имеются надёжные экспериментальные данные. Это требование становится особенно критичным, если речь идет о сложных турбулентных течениях, моделируемых с использованием вихреразрешающих подходов. В работе рассматривается класс задач, связанных с трансзвуковым турбулентным течением возле каверны. В качестве инструмента для проведения численных экспериментов используется программный комплекс NOISEtte для решения задач аэродинамики на неструктурированных сетках.

Александров А.В., Дородницын Л.В., Дубень А.П. «Генерация трехмерных синтетических турбулентных полей на основе рандомизированного спектрального метода» Вычислительный эксперимент в аэроакустике: Седьмая всероссийская конференция, г. Светлогорск Калининградской обл., 17–22 сентября 2018 г.: Сборник тезисов, с. 25-27 (2018)

В современных задачах вычислительной аэроакустики, связанных с турбулентными течениями, часто возникает необходимость использования искусственно сгенерированных турбулентных полей скорости. В частности. такие поля используют для постановки нестационарных входных условий на границе LES зоны, когда необходимо задать нестационарный по природе турбулентный поток. Использование искусственно сгенерированных турбулентных полей представляется наиболее перспективным способом постановки таких условий. Принято считать . что синтетическое турбулентное поле должно обладать статистическими свойствами близкими к тем, которые известны о реальном физическом турбулентном поле. В частности, должны совпадать одноточечные моменты первого, второго и третьего порядков, двухточечные моменты второго порядка. Среди подходов к генерации искусственных турбулентных полей наибольшее развитие получил спектральный метод (СМ), предложенный в , и получивший развитие в ряде работ. В рамках этого метода поле строится на основе суммы косинусоидальных и/или синусоидальных мод, амплитуды которых определяются на основе энергетического спектра турбулентности. Хотя стохастический выбор параметров метода лучше соответствует природе турбулентности и. тем самым, в силу приведенного выше критерия соответствия искусственно сгенерированного поля физическому, кажется более предпочтительным, наибольшее распространение получил метод с детерминированным или полудетерминированным выбором параметров. В настоящей работе авторы развивают полностью стохастический метод генерации однородных изотропных турбулентных полей скорости, предложенный в для двумерного случая, основанный на рандомизированном спектральном методе (РСМ). Свойства описанного РСМ генератора исследовались на примере искусственно сгенерированного однородного изотропного турбулентного поля в кубе с безразмерной стороной 2π.

Босняков С.М., Волков А.В., Дубень А.П., Запрягаев В.И., Козубская Т.К., Михайлов С.В., Трошин А.И., Цветкова В.О. «Численное моделирование течения струи из двухконтурного сопла с помощью различных вихреразрешающих подходов на неструктурированных сетках» Вычислительный эксперимент в аэроакустике: Седьмая всероссийская конференция, г. Светлогорск Калининградской обл., 17–22 сентября 2018 г.: Сборник тезисов, с. 57-58 (2018)

В работе представлены результаты расчетов струн, истекающей из двухконтурного сопла, с помощью различных вычислительных алгоритмов. реализующих вихреразрешающие подходы с использованием численных методов повышенной точности на неструктурированных сетках. Рассматриваемая конфигурация представляет собой двухконтурное сопло с дозвуковым режимом истечения из внутреннего контура (перепад давлений NPR, = 1.72. максимальное число Маха на срезе 0.86±0.02) и сверхзвуковым из внешнего (NPR=2.25, нсдорасшнренная струя с числом Маха на срезе 1.0). В оба контура подастся холодный воздух с температурой торможения T=269 К. Характерное число Рейнольдса, посчитанное по внешнему диаметру сопла, составляет Re=3·10⁶. Течение является осесимметричным с точностью до влияния поддерживающих пилонов. установленных внутри сопла. В расчетах пилоны не моделировались. Представлены результаты расчетов данного течения с помощью трёх вычислительных алгоритмов, разрабатываемых в ЦАГИ и ИПМ им. М.В. Келдыша РАН. В обеих группах расчеты проводились на базе вихреразрешающего гибридного RANS-LES-подхода с моделью DDES и поправкой на ускорение развития слоев смешения.

Абалакин И.В., Бобков В.Г., Дубень А.П., Козубская Т.К., Рыбак С.П. «Расчетное исследование пульсаций давления на двигательном отсеке головной части ракеты космического назначения» Вычислительный эксперимент в аэроакустике: Седьмая всероссийская конференция, г. Светлогорск Калининградской обл., 17–22 сентября 2018 г.: Сборник тезисов, с. 7-9 (2018)

Одной из важных задач, связанных с разработкой ракет космического назначения является оценка нестационарных пульсация давления на поверхности элементов космической головной части (возвращаемою аппарата и двигательного отсека), возникающих на этапе выведения в результате взаимодействия внешнего потока с отделяемым головным блоком.

Абалакин И.В., Дубень А.П., Жданова Н.С., Козубская Т.К. «Вычислительный эксперимент для исследования турбулентного течения вокруг каверны в присутствии дефлектора» Вычислительный эксперимент в аэроакустике: Шестая всероссийская конференция, г. Светлогорск Калининградской обл., 19–24 сентября 2016 г.: Сборник тезисов, с. 17-19 (2016)

Необходимость исследования влияния дефлектора на аэродинамические и акустические характеристики течения вязкой среды в каверне обусловлена практическим интересом. Натурные эксперименты и численные исследования показывают, что размещение дефлектора на передней кромке различных выемок (каверн) на поверхности летательных аппаратов (отсеки для размещения грузов, шасси) приводит при их обтекании высокоскоростным воздушным потоком к снижению уровня пульсаций давления на поверхности конструктивных элементов, расположенных у задней стенки. Это позволяет избежать повреждения конструкций и оборудования, вызываемых высокими акустическими нагрузками. Повышение эффективности использования дефлектора в этом качестве требует подробного изучения механизма его влияния на свойства течения. В работе представлены результаты такого исследования, проведенного посредством вычислительного эксперимента. В основе вычислительного эксперимента – математическая модель обтекания твердого тела вязким сжимаемым газом, определяемая системой полных уравнений Навье–Стокса. В работе применяется вихреразрешаюший гибридный метод DDES и модель турбулентности Спаларта–Аллмараса в качестве модели замыкания.

Абалакин И.В., Дубень А.П., Жданова Н.С., Козубская Т.К. «Вихреразрешающее моделирование турбулентного обтекания тел, заданных методом погруженных границ, на неструктурированных сетках» Вычислительный эксперимент в аэроакустике: Седьмая всероссийская конференция, г. Светлогорск Калининградской обл., 17–22 сентября 2018 г.: Сборник тезисов, с. 12-13 (2018)

Использование методов вычислительной аэродинамики в промышленных приложениях требует обеспечения их применимости к моделированию течений вокруг тел с подвижными границами сложной геометрической формы при больших числах Рейнольдса. В работе предложена методика численного моделирования таких течений, основанная на совместном применении метода погруженных границ и вихреразрешающих подходов. Метод погруженных границ (в работе используется его разновидность – метод Бринкмана штрафных функций) применяется для моделирования влияния твердых тел на течение, т.е. обеспечения выполнения граничного условия на границе раздела двух сред. Это достигается добавлением источниковых членов в систему газодинамических уравнений, при этом они дискретизируются на сетке, покрывающей всю расчетную область. Таким образом, существенно упрощается моделирование обтекания препятствий сложной геометрии – не нужно строить согласованную с границей сетку. Учет движения препятствий сводится к относительно простой процедуре перераспределения источниковых членов между расчетными узлами. Моделирования турбулентных течений при высоких числах Рейнольдса проводится в работе с помощью вихреразрешающего гибридного RANS-LES подхода DDES (Delayed Detached Eddy Simulation) последней модификации . В качестве модели замыкания используется модель Спаларта–Алламараса с модифицированным Источниковыми членами в соответствии с применяемым методом погруженных границ.

Босняков С.М., Дубень А.П., Козубская Т.К., Матяш С.В., Михайлов С.В., Енгулатова М.Ф. «Численное моделирование сверхзвукового потока за обратным уступом методами RANS и LES» Вычислительный эксперимент в аэроакустике: Седьмая всероссийская конференция, г. Светлогорск Калининградской обл., 17–22 сентября 2018 г.: Сборник тезисов, с. 59-60 (2018)

В рамках программы сотрудничества ЦАГИ–РАН А.А. Желтоводовым получены экспериментальные данные, которые позволили провести валидацию применяемых в настоящее время расчетных методов. Исследовался обратный уступ с углом скоса –45°. обтекаемый сверхзвуковым потоком с М=2.9. Число Рейнольдса, посчитанное по высоте уступа, равнялось 4.9·10⁶.

Дубень А.П., Козубская Т.К., Стрелец М.Х., Шур М.Л. «Применение структурированных и неструктурированных численных алгоритмов для расчета шума турбулентных струй на основе усовершенствованного метода DDES, обеспечивающего ускоренный переход от RANS к LES в слоях смешения» Вычислительный эксперимент в аэроакустике: Шестая всероссийская конференция, г. Светлогорск Калининградской обл., 19–24 сентября 2016 г.: Сборник тезисов, с. 143-146 (2016)

Постепенное развитие гибридного RANS-LES подхода DES (Detached Eddy Simulation) привело к значительному расширению сферы его применимости. В частности, модификация DES, предложенная в недавно опубликованной работе , позволила существенно продвинуться в решении одной из фундаментальных проблем оригинальной формулировки метода, а именно, так называемой проблемы «серой области», следствием которой является затягивание перехода от RANS к LES моде DES в свободных или оторвавшихся слоях смешения. Ускорение развития неустойчивости и формирования развитой трехмерной турбулентности в таких слоях смешения достигается в за счет модификации подсеточного масштаба для LES, который обеспечивает автоматическую идентификацию начальных участков слоев смешения и соответствующее уменьшение подсеточной вязкости в этих областях. В то же время, в области развитой турбулентности новый (адаптированный к слоям смешения – Shear-Layer Adapted) подсеточный масштаб Δ_SLA автоматически переходит в масштаб, близкий к стандартному подсеточному масштабу LES-ветви DES Δ = Δ_тax = max(D_x, D_y, D_z). Это открывает возможность применения данного подхода для решения достаточно широкого круга задач, в которых задержка появления развитой трехмерной турбулентности в слоях смешения приводит к неприемлемо большим погрешностям в определении наиболее важных («целевых») характеристик. Одним из ярких примеров таких задач является рассматриваемая в настоящей работе задача о расчете шума турбулентных струй. Расчеты выполнены для дозвуковой круглой необогреваемой затопленной струи с числом Маха М_jet=0.9. которая традиционно служит «полигоном» для тестирования численных методов аэроакустики.

Дуйшеналиев Т.Б., Мекенбаев Б.Т., Макеева Ш.А. «Автомодельное решение уравнения мелкой воды» Наука, новые технологии и инновации, № 4, с. 26-27 (2015)

Обсуждаются обобщения классической теории мелкой воды над ровным дном. Найдено автомодельное решения уравнений мелкой воды в рамках модели идеальной жидкости.

Балахонов К.А., Артюшин Н.Ю., Чудников В.В., Дябиров Р.М. «Исследование вероятности битовых ошибок OFDM-сигналов в подводном акустическом канале» Вестник Московского государственного технического университета имени Н.Э. Баумана (МГТУ). Серия: Приборостроение, № 3, с. 4-16 (2018)

Исследованы зависимости вероятности битовых ошибок при передаче OFDM-сигналов в подводном акустическом канале путем имитационного моделирования. Модель канала представляет собой суперпозицию многократно принимаемых копий переданного OFDM-сигнала, при этом каждая копия имеет собственные задержку, амплитуду и временной масштабный коэффициент. Последний параметр отличает подводный акустический канал от радиоканала, в котором эффект Доплера моделируется сдвигом частоты. В качестве факторов, влияющих на вероятность битовой ошибки, рассмотрены параметры распределений временной задержки, масштабного коэффициента, мощности, а также число бит на символ при условии точной временной и частотной синхронизаций с наиболее мощным лучом. Отдельно рассмотрено влияние остаточной ошибки временной и частотной синхронизаций.

Гарбарук А.В., Стрелец М.Х., Шур М.Л., Дядькин А.А., Рыбак С.П. «Течения в следе за соплами ракетного блока аварийного спасения и определение пульсаций давления на поверхности возвращаемого аппарата при различных режимах полета» Вычислительный эксперимент в аэроакустике: Шестая всероссийская конференция, г. Светлогорск Калининградской обл., 19–24 сентября 2016 г.: Сборник тезисов, с. 95-99 (2016)

Одной из многих сложных задач проектирования ракетных пилотируемых комплексов является определение аэроакустических воздействий на обитаемый модуль (возвращаемый аппарат – ВА) при выведении пилотируемого транспортного корабля (ПТК). Эти воздействия обусловлены взаимодействием с поверхностью ВА турбулентного следа за соплами ракетного блока аварийного спасения (РБАС), составляющего вместе с ВА отделяемый головной блок (ОГБ). Для численного решения згой задачи необходимо использование так называющих вихреразрешающих подходов к описанию турбулентности, поскольку традиционные полуэмпирические модели турбулентности для осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье–Стокса (RANS) не позволяют получить какой-либо информации об амплитудных и. тем более, спектральных характеристиках пульсаций давления. Наиболее перспективными из этих подходов являются так называемые гибридные методы, сочетающие в себе сильные стороны RANS моделей с высокой точностью и информативностью метода моделирования крупных вихрей (LES). Однако при решении практических задач (сложная геометрия течения, высокие числа Рейнольдса) даже гибридные методы требуют огромных вычислительных затрат. В связи с этим в данной работе для решения сформулированной выше задачи предлагается специализированная вычислительная процедура, базирующая на использовании RANS и LES в различных областях потока и позволяющая решить эту задачу при вполне приемлемых по сегодняшним меркам вычислительных затратах.

Запрягаев В.И., Кавун И.Н., Губанов Д.А., Дядькин А.А., Рыбак С.П. «Экспериментальные исследования влияния шероховатости сопла на параметры течения в слое смешения осесимметричной трансзвуковой струи» Вычислительный эксперимент в аэроакустике: Седьмая всероссийская конференция, г. Светлогорск Калининградской обл., 17–22 сентября 2018 г.: Сборник тезисов, с. 94-98 (2018)

Развитие методов математического моделирования сдвиговых турбулентных высокоскоростных течений приводит к необходимости детального описания условий формирования таких потоков. В частности, при моделировании струйных течений встает вопрос об уровне начальных возмущений в потоке и их влиянии на развитие слоя смешения. В работе на примере высокоскоростной воздушной струи, истекающей из осесиметричного сопла исследуются характеристики слоя смешения! вблизи среза сопла и на некотором расстоянии от него. Целью работы являлось исследование влияния состояния пограничного слоя сопла на характеристики слоя смешения в начальном участке дозвуковой высокоскоростной струи.

Гарбарук А.В., Стрелец М.Х., Шур М.Л., Дядькин А.А., Рыбак С.П. «Расчетные исследования распределения давления и пульсаций давления на поверхности пилотируемого транспортного корабля при отделении головного блока» Вычислительный эксперимент в аэроакустике: Седьмая всероссийская конференция, г. Светлогорск Калининградской обл., 17–22 сентября 2018 г.: Сборник тезисов, с. 75-79 (2018)

Одной из многих сложных задач, возникающих при проектировании пилотируемых транспортных кораблей (НТК), является расчет нестационарных воздействий на их элементы – возвращаемый аппарат (ВА) и двигательный отсек (ДО) – со стороны турбулентного потока, формирующегося в зазоре между ВА и обтекателем ДО (ОДО) в процессе экстренного отделения головного блока от ракеты носителя (PH). Решение данной задачи возможно лишь на основе вихреразрешаюших подходов к описанию турбулентности (например, метода моделирования крупных вихрей – LES). поскольку традиционные методы расчета, базирующиеся на решении осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье–Стокса (RANS), не позволяют получить информацию об амплитудно-частотных характеристиках турбулентных пульсаций давления. Однако расчет обтекания полной конфигурации IITK методом LES требует огромных (пока недоступных) вычислительных затрат. В связи с этим возникает необходимость построения более экономичных гибридных RANS-LES методов, позволяющих достаточно точно решить рассматриваемую задачу с использованием существенно меньших вычислительных ресурсов, доступных уже в настоящее время. Именно такой метод предложен и реализован в данной работе.

Травин А.К., Стрелец М.Х., Шур М.Л., Запрягаев В.И., Кавун И.Н., Губанов Д.А., Дядькин А.А., Рыбак С.П. «Расчетно-экспериментальное исследование трансзвуквого обтекания модели сопла ракетного блока аварийного спасения» Вычислительный эксперимент в аэроакустике: Седьмая всероссийская конференция, г. Светлогорск Калининградской обл., 17–22 сентября 2018 г.: Сборник тезисов, с. 157-160 (2018)

Как показано в работе . нестационарные характеристики турбулентного следа за соплами ракетного блока аварийного спасения (РБАС) во многом определяют интенсивность аэроакустических воздействий потока на обитаемый модуль (возвращаемый аппарат) при выведении пилотируемою транспортного корабля на орбиту. Расчетное определение этих характеристик представляет собой весьма сложную вычислительную задачу. решение которой требует применения ресурсоемких вихреразрешающих подходов к описанию турбулентности. Для верификации и усовершенствования таких подходов необходимы надежные экспериментальные данные, что диктует необходимость проведения тщательных согласованных между собой экспериментальных и расчетных исследований. В данной работе такое комплексное исследование выполнено для модельного сопла РБАС. находящегося в трансзвуковом потоке (число Маха 0.85) на выходе из сопла Витошинского

Аксенов А.А., Дядькин А.А., Гаврилюк В.Н., Клименко Д.В., Рыбак С.П., Тимушев С.Ф. «Моделирование тонального шума центробежного вентилятора» Вычислительный эксперимент в аэроакустике: Седьмая всероссийская конференция, г. Светлогорск Калининградской обл., 17–22 сентября 2018 г.: Сборник тезисов, с. 17-19 (2018)

Снижение шума вентиляторов систем кондиционирования и очистки воздуха является важной задачей по обеспечению экологических требований в кабинах пилотируемых космических летательных аппаратов. В работе проводятся исследования с целью минимизация акустического излучения штатного вентилятора при заданной потребляемой мощности и создаваемом им напоре.